2 Визначення реакційної здатності

МЕТАЛУРГІЙНОГО ВАПНА

Ціль роботи: визначення реакційної здатності металургійного вапна, як показника його якості.

Загальні відомості

Сировиною для виробництва вапна є вапняки – осадові гірські породи, що складаються переважно з кальциту (СаСО₃) [4, 5]. Хімічний склад чистих вапняків наближається до складу кальциту: 56% СаО і 44% СО₂. При вмісті у вапняках 4 – 17 % МgО вони називаються доломітизованими.

Вапно одержують випалом вапняків в обертових або шахтних печах, а також у печах киплячого шару, причому найбільш якісне вапно одержують в обертових печах.

Для конвертерного виробництва мають значення деякі характеристики вапна, приведені нижче.

Вміст CaО і MgО. Показником гарної якості вапна є вміст у ньому не менш 92% СаО і MgО. Виходячи з того, що сумарний вміст СаО і MgО у кінцевому конвертерному шлаку, як правило, складає 55 – 65%, а вміст MgО повинен бути в межах 6 – 10%, з урахуванням надходження частини MgО у шлак з футеровки конвертера, вміст MgО у доломітизованому вапні повинен бути в межах 10 – 15%. Вводити в шлак MgО можна не тільки в складі доломітизованого вапна, але й у складі м'якообпаленого доломіту.

Збільшення вмісту СаО і MgО у вапні означає зменшення втрат при прожарюванні (ВПП), або вмісту СО₂ у вапні. Збільшення ВПП у вапні на 1% приводить до зниження кінцевої температури сталі на 5°С, тому необхідно періодично контролювати якість шляхом гасіння проб вапна, відібраних безпосередньо з видаткових бункерів конвертерного цеху.

Реакційна здатність. Ця характеристика дає представлення про швидкість розчинності вапна в шлаку. Методика безпосереднього визначення цього показника дуже складна, тому реакційна здатність визначається за часом підйому температури при гасінні визначеної навіски порошкоподібного вапна у воді. При гасінні вапна з високою реакційною здатністю температура води досягає максимальних значень за 30 – 45 секунд.

Реакційна здатність залежить від ступеня і характеру випалу. Збільшення ступеня випалу (зменшення кількості недопалу) приводить до збільшення реакційної здатності. По характеру способи випалу поділяються на «тверді» і «м'які». М'який випал характеризується рівномірним підйомом температур і порівняно невеликою витримкою при температурах 1100 – 1200°С, твердий — великою тривалістю витримки при температурах вище 1100°С. При такій витримці відбувається ріст кристалів вапна, зменшується активна поверхня і реакційна здатність. Питома щільність м’якообпаленого вапна складає 1,6 – 1,7 г/см³, пористість 45 – 55%, для твердообпаленого вапна відповідно 2 – 2,1 г/см³ і 35 – 40%. Для здійснення м'якого випалу найбільше підходять обертові печі і печі киплячого шару. У шахтних печах, як правило, здійснюється твердий випал.

Фракційний склад. Оптимальний фракційний склад кускового вапна 10 – 40 мм. Шматочки вапна розміром менш 10 мм можуть виноситися з конвертера газами, які видаляються. Особливо небажана наявність фракції менш 1 мм, тому що ця фракція попадає в газовідвідний тракт, утворюючи важковидалимі нарости. Щоб виключити влучення дрібних фракцій у сучасних конвертерних цехах передбачений відсів перших перед завантаженням у конвертер.

Порошкоподібне вапно, що вдмухується в конвертер з киснем, за фракцією не більш 1 мм, причому 90% вапна повинно бути не крупніше 0,1 мм.

Вміст сірки у вапні. Цей показник має велике значення при виплавці сталей з особливо низьким вмістом сірки. У вапні, виробленому в обертових печах і печах киплячого шару, у залежності від вихідного вмісту сірки у вапняку і технології випалу, міститься 0,02 – 0,06% S. У вапні, виробленому в шахтних коксових печах, міститься до 0,2% S, тобто в даному випадку вапном вноситься така ж кількість сірки, як і чавуном з 0,02% S.

Час збереження вапна. Вапно повинне зберігатися не більш доби, тому що у свіжообпаленому стані воно інтенсивно поглинає вологу з атмосфери і при тривалому збереженні розсипається в «пушонку».

Застосування вапняку замість вапна, як флюса, може бути виправдане тільки у випадку дефіциту вапна, оскільки вапняк, як флюс, володіє двома недоліками: низькою, в порівнянні з вапном, швидкістю розчинення в шлаку і більш високим охолоджувальним ефектом.